Расчет прочности рельсовых плетей.

Рельсовые плети бесстыкового пути, кроме изгибных и других напряжений от воздействия колес подвижного состава, испытывают значительные температурные напряжения – сжимающие летом и растягивающие зимой. Следовательно, в рельсах необходимо иметь значительный запас прочности с учетом этих температурных напряжений.

Расчет прочности бесстыковой рельсовой плети основан на условии, что наибольшие напряжения от воздействия на путь подвижного состава и изменений температуры рельсов не превышают допустимые значения:

где – кромочные напряжения, возникающие в подошве и головке рельса;

– напряжение в рельсе от воздействия температуры;

– коэффициент запаса прочности ( );

– допускаемые напряжения (

Напряжения в поперечном сечении рельса от действия сжимающих и растягивающих температурных сил, соответственно возникающих при повышении и понижении температуры рельса относительно нейтральной оси

где – нормальные напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба под нагрузкой от колес подвижного состава.

Сжимающие напряжения σ_с в кромках головки рельса рассчитываются для лета, когда сжимающие напряжения в головке от изгиба рельса суммируются со сжимающими температурными .

Рисунок 4.1 - Эпюры нормальных напряжений в рельсах в летний и зимний период.

Растягивающие напряжения в кромках подошвы рельса рассчитываются для зимних условий, когда растягивающие напряжения в подошве от изгиба рельса суммируются с растягивающими температурными напряжениями .

Наибольшее допускаемое понижение температуры рельсов по сравнению с нейтральной, при котором обеспечивается необходимый запас прочности на растяжение подошвы рельса при совместном действии температурных и поездных нагрузок

При термоупрочненных рельсах первого срока службы значение увеличивают на 20⁰С.

Устойчивость бесстыкового пути:

Величина критической температурной силы в прямой и кривой

Допускаемая предельная температурная сила в прямой и кривой

Повышение температуры рельсовой плети, допускаемое по условию устойчивости пути в прямой и кривой

где: F - площадь поперечного сечения рельса =78,24*10^-4 (м²)

Полученные значения сравниваются с нормативными

В прямой: .

В кривой: .

Для рельса Р65: В прямом участке нормативное значение , а полученно , значит в дальнейшем для расчетов нужно принимать значение .

На кривой, нормативное значение , значит полученное
для дальнейших расчетов применяться не будет.

Прочность бесстыковых рельсовых плетей:

Наибольшее допускаемое повышение температуры рельсов в прямой и кривой

По условию прочности на растяжение подошвы рельса зимой

ЧС7

Прямая:

Кривая:

ВЛ60

Прямая:

Кривая:

Вывод

В дальнейших расчетах принимаем нормативные значения температур для электровоза ЧС7: 102⁰С и 98,5⁰С, для электровоза ВЛ60: 108⁰С и 84⁰С.